package com.evoupsight;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;

/**
 * 带虚拟节点的一致性Hash算法
 *
 * @author 五月的仓颉 http://www.cnblogs.com/xrq730/
 */
@SuppressWarnings("ALL")
public class ConsistentHashingWithVirtualNode {
    /**
     * 待添加入Hash环的服务器列表
     */
    private static String[] servers = {"192.168.0.0:8888", "192.168.0.1:8888"};

    /**
     * 真实结点列表,考虑到服务器上线、下线的场景，即添加、删除的场景会比较频繁，这里使用LinkedList会更好
     */
    private static List<String> realNodes = new LinkedList<String>();

    /**
     * 虚拟节点，key表示虚拟节点的hash值，value表示虚拟节点的名称
     */
    private static SortedMap<Integer, String> virtualNodes =
            new TreeMap<Integer, String>();

    /**
     * 虚拟节点的数目，这里写死，为了演示需要，一个真实结点对应5个虚拟节点
     */
    private static final int VIRTUAL_NODES = 128;

    static {
        // 先把原始的服务器添加到真实结点列表中
        for (int i = 0; i < servers.length; i++) {
            realNodes.add(servers[i]);
        }

        // 再添加虚拟节点，遍历LinkedList使用foreach循环效率会比较高
        for (String str : realNodes) {
            for (int i = 0; i < VIRTUAL_NODES; i++) {
                String virtualNodeName = str + "&&VN" + String.valueOf(i);
                int hash = getHash(virtualNodeName);
                System.out.println("虚拟节点[" + virtualNodeName + "]被添加, hash值为" + hash);
                virtualNodes.put(hash, virtualNodeName);
            }
        }
        System.out.println();
    }

    /**
     * 使用FNV1_32_HASH算法计算服务器的Hash值,这里不使用重写hashCode的方法，最终效果没区别
     */
    private static int getHash(String str) {
        final int p = 16777619;
        int hash = (int) 2166136261L;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;
        }
        hash += hash << 13;
        hash ^= hash >> 7;
        hash += hash << 3;
        hash ^= hash >> 17;
        hash += hash << 5;

        // 如果算出来的值为负数则取其绝对值
        if (hash < 0) {
            hash = Math.abs(hash);
        }
        return hash;
    }

    /**
     * 得到应当路由到的结点
     */
    private static String getServer(String node) {
        // 得到带路由的结点的Hash值
        int hash = getHash(node);
        // 得到大于该Hash值的所有Map
        SortedMap<Integer, String> subMap =
                virtualNodes.tailMap(hash);
        if (subMap.size() > 0) {
            // 第一个Key就是顺时针过去离node最近的那个结点
            Integer i = subMap.firstKey();
            // 返回对应的虚拟节点名称，这里字符串稍微截取一下
            String virtualNode = subMap.get(i);
            return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));
        } else {
            // 同样最后一个要变成第一个
            String virtualNode = ((TreeMap) virtualNodes).firstEntry().getValue().toString();
            return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String[] ssdbKeys = {
                "sa:posts:0:25073877",
                "sa:posts:0:55663451",
                "sa:posts:0:7766555",
                "sa:posts:0:7566555",
                "sa:posts:0:68866555",
                "sa:posts:0:65878855",
                "sa:posts:0:35676543",
                "sa:posts:0:23565768",
                "sa:posts:0:78335523",
                "sa:posts:0:35789995"
        };
        for (int i = 0; i < ssdbKeys.length; i++) {
            System.out.println("[" + ssdbKeys[i] + "]的hash值为" +
                    getHash(ssdbKeys[i]) + ", 被路由到结点[" + getServer(ssdbKeys[i]) + "]");
        }
    }
}
